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JP2010089117A - Laser-visual compound sensor for welding, and weld controlling method - Google Patents

Laser-visual compound sensor for welding, and weld controlling method Download PDF

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JP2010089117A
JP2010089117A JP2008260815A JP2008260815A JP2010089117A JP 2010089117 A JP2010089117 A JP 2010089117A JP 2008260815 A JP2008260815 A JP 2008260815A JP 2008260815 A JP2008260815 A JP 2008260815A JP 2010089117 A JP2010089117 A JP 2010089117A
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JP
Japan
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welding
laser
image
groove
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008260815A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Bunketsu Mo
文傑 毛
Makoto Katsuki
誠 勝木
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
JFE Engineering Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser-visual compound sensor for welding, which requires only one sensor head and only one measuring system, and to provide a weld controlling method. <P>SOLUTION: The laser-visual compound sensor for welding is used for obtaining a cross-sectional image of a groove that is picked-up by projecting laser light (laser slit light 25) on to the groove, an image of a molten pool directly under an arc, and an image of an electrode 14. In relation to a welding torch 22 as a center, a laser projector 24 is disposed in one of the forward diagonal direction and the rearward diagonal direction relative to the torch moving direction, and an image photographing camera 26 is disposed in the other of the forward diagonal direction and the rearward diagonal direction. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶接用レーザセンサと溶接用視覚センサを併用した溶接用レーザ・視覚複合センサ、及び、この溶接用レーザ・視覚複合センサを用いた溶接制御方法に関する。   The present invention relates to a welding laser / visual combined sensor using a welding laser sensor and a welding visual sensor in combination, and a welding control method using the welding laser / visual combined sensor.

溶接自動化のために、適正なセンサが必要不可欠である。特許文献1には、そのための溶接用視覚センサが開示され、また特許文献2〜4には、視覚センサを用いた様々な溶接制御方法等が開示されている。溶接用視覚センサを使用する利点は、溶接中に溶融池およびその真上の溶接電極を直接撮影し、その画像を通じて溶接電極の開先内での位置が適正かどうかを直接検出できるため、たとえ溶接電極の曲がり癖が変化しても溶接トーチの開先倣い制御が精度よく行えることにある。また開先形状の変化が間接的にリアルタイムで推定できるので溶接条件の適応制御も行える。しかし、溶融池自身は流体であるので、様々な外乱を受けやすいと同時に、アーク光の影響で溶融池画像の輝度も変化しやすいため、溶融池画像の安定性があまりよくない。そのため、開先寸法変化量の計測精度をあまり高く期待できないのが欠点である。   Appropriate sensors are indispensable for welding automation. Patent Document 1 discloses a welding visual sensor for that purpose, and Patent Documents 2 to 4 disclose various welding control methods using the visual sensor. The advantage of using a welding visual sensor is that the weld pool and the weld electrode directly above it can be directly imaged during welding, and through that image it can be directly detected whether the position of the weld electrode in the groove is correct. Even if the bending curve of the welding electrode changes, groove tracing control of the welding torch can be accurately performed. In addition, since the change in groove shape can be indirectly estimated in real time, adaptive control of welding conditions can be performed. However, since the molten pool itself is a fluid, it is susceptible to various disturbances, and at the same time, the luminance of the molten pool image is likely to change due to the influence of arc light, so the stability of the molten pool image is not very good. For this reason, it is a disadvantage that the measurement accuracy of the groove dimension change amount cannot be expected to be very high.

また、開先内に仮付けビードがある場合では、仮に視覚センサが仮付けビードの有無を検出できたとしても、一般に視覚センサが判ったときには、溶接アークが既に仮付けビードの上に登っているか、あるいは仮付けビードから離れているため、この時にたとえ溶接条件を瞬時に変えられても、仮付けビードの始点部と終点部に溶接欠陥を残してしまうおそれがある。   In addition, when there is a tack bead in the groove, even if the visual sensor can detect the presence or absence of the tack bead, generally, when the visual sensor knows, the welding arc has already climbed on the tack bead. Even if the welding conditions can be changed instantaneously at this time, there is a risk that welding defects may remain at the start point and the end point of the tack bead.

上記問題点を解決するために、溶接用レーザセンサを同時に使用する方法が考えられる。溶接用レーザセンサは、特許文献5に開示されたように、一般にフライングスポットレーザ光かスリットレーザ光で溶接位置前方の開先を照射して、その開先の光切断像をカメラで撮影し、画像処理を通じて開先形状の変化を直接検出するものである。従って適正なカメラ、フィルターおよび画像処理技術等を使用すれば、比較的容易に満足な、高い検出精度が得られることが大きな特徴である。レーザセンサを利用するもう一つの利点は、溶接条件がフィードフォワード制御で行えることである。例えば、開先内に仮付けビードがある場合、レーザセンサにより仮付けビードの有無を事前に察知することができるため、アークが仮付けビード部を通過するときに、溶接条件をタイミングよく変化させるので、仮付けビードの始点部と終点部に溶接欠陥を残さずに溶接することができる。   In order to solve the above problems, a method of simultaneously using a welding laser sensor is conceivable. As disclosed in Patent Document 5, a welding laser sensor generally irradiates a groove in front of a welding position with a flying spot laser beam or a slit laser beam, and takes a light-cut image of the groove with a camera. A change in groove shape is directly detected through image processing. Therefore, if an appropriate camera, filter, image processing technique, or the like is used, it is a major feature that satisfactory detection accuracy can be obtained relatively easily. Another advantage of using a laser sensor is that the welding conditions can be achieved with feedforward control. For example, when there is a temporary bead in the groove, the presence or absence of the temporary bead can be detected in advance by the laser sensor, so that the welding conditions are changed in a timely manner when the arc passes through the temporary bead. Therefore, welding can be performed without leaving a welding defect at the start point and the end point of the tack bead.

溶接用レーザセンサは開先倣い制御にもよく使われるが、計測と制御との間にタイムラグがあるため、曲線の開先倣い制御では使いにくい欠点がある。また、たとえ直線の開先倣い制御でも、溶接電極とレーザセンサとの間の相対位置は固定であるか、またはその変化量がリアルタイムで把握できる必要がある。なぜならば、レーザセンサでは、溶接電極が撮影視野に入っていないため、センサと電極間の相対位置をリアルタイムで計測できないからである。従って、もしセンサと電極間の相対位置にランダム的な変動があると、その変化分が結果として開先倣い制御の誤差として残ってしまう。   Laser welding sensors are often used for groove profile control, but there is a drawback that it is difficult to use in curve groove profile control because there is a time lag between measurement and control. Further, even in the case of straight groove tracking control, it is necessary that the relative position between the welding electrode and the laser sensor is fixed or the change amount thereof can be grasped in real time. This is because the laser sensor cannot measure the relative position between the sensor and the electrode in real time because the welding electrode is not in the field of view. Therefore, if there is a random variation in the relative position between the sensor and the electrode, the amount of change remains as an error in groove tracking control.

上記のように、溶接用視覚センサとレーザセンサは、それぞれの得意と不得意分野があることがわかる。従って、両方を同時に使用すれば、互いに補完できる理想的な溶接制御システムが構築できる。   As described above, it can be seen that welding visual sensors and laser sensors have their respective strengths and weaknesses. Therefore, if both are used simultaneously, an ideal welding control system that can complement each other can be constructed.

特開2006−7303号公報JP 2006-7303 A 特開2006−55858号公報JP 2006-55858 A 特開2006−281282号公報JP 2006-281282 A 特開2007−185700号公報JP 2007-185700 A 特開2002−120066号公報JP 2002-120066 A

しかし、両方を同時に使用すると、二つのセンサシステムが必要であり、コスト的にも割高になると同時に、溶接トーチの近傍に2個のセンサヘッドを装着しなければならないので、溶接トーチの被溶接物へのアクセス性を著しく損ねるおそれがある。   However, if both are used at the same time, two sensor systems are required, which is expensive, and at the same time two sensor heads must be mounted in the vicinity of the welding torch. There is a risk of significantly impairing accessibility.

従って、本発明は、上記問題点を解決するために、センサヘッドも計測システムも一つだけでよい溶接用レーザ・視覚複合センサおよび溶接制御方法を提供することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a welding laser / visual sensor and a welding control method that require only one sensor head and one measuring system in order to solve the above-described problems.

本発明は、開先上に投光したレーザ光の開先断面像と、アーク直下の溶融池及び電極の画像を得るための溶接用レーザ・視覚複合センサであって、溶接トーチを中心として、トーチ移動方向の前方及び後方斜め方向の一方にレーザ投光器を配設し、他方に画像撮影カメラを配設することにより、前記課題を解決したものである。   The present invention is a welding laser / visual composite sensor for obtaining a groove cross-sectional image of a laser beam projected on a groove, and an image of a molten pool and an electrode directly under the arc, with a welding torch as the center, The above-mentioned problem is solved by arranging a laser projector in one of the forward and backward oblique directions of the torch moving direction and an image taking camera in the other.

ここで、前記レーザ投光器によるレーザ光の照射角度と、前記画像撮影カメラによる撮影角度の和を90°とすることができる。   Here, the sum of the irradiation angle of the laser beam by the laser projector and the shooting angle by the image shooting camera can be 90 °.

本発明は、又、前記の溶接用レーザ・視覚複合センサを用いて、非溶接時には、レーザ投光器を開先上に投光しながら溶接トーチを移動させて、画像撮影カメラでレーザ光の開先断面像を撮影し、溶接中には、画像撮影カメラでアーク直下の溶融池及び電極を撮影し、得た情報を溶接制御に用いることを特徴とする溶接制御方法を提供するものである。   In the present invention, the welding laser / visual composite sensor is used to move the welding torch while projecting the laser projector onto the groove at the time of non-welding. The present invention provides a welding control method characterized in that a cross-sectional image is photographed, a weld pool and an electrode directly under an arc are photographed by an image photographing camera during welding, and the obtained information is used for welding control.

本発明では、まず溶接トーチを中心とし、トーチ移動方向の前方斜め方向に撮影手段のカメラを、トーチの反対側に照明手段のレーザ投光器をそれぞれ配置しておく。勿論、カメラとレーザ投光器の設置位置を逆転しても構わない。すると、非溶接時には、このシステムをレーザセンサとして機能させることができる。即ち、レーザ投光器を開先上に斜めに投光しながらトーチを移動させる。この時、トーチの反対側にあるカメラで、そのレーザ光の開先切断像を撮影する。得た開先光切断像を画像処理すれば、開先の上部幅と下部幅(ギャップ)および深さなどの形状情報を得ることができる。また同時に計測中における開先中心位置とトーチ高さ(開先表面までの距離)などのトーチ位置情報も知ることができる。この位置情報に基づいて、計測中のトーチ左右位置と高さの倣い制御を行い、その制御軌跡結果を開先形状情報と一緒に記憶しておけば、溶接時に溶接制御装置に必要な開先倣いとトーチ高さ倣いの再生制御データを提供することもできる。   In the present invention, first, with the welding torch as the center, the camera of the photographing means is arranged in the diagonally forward direction of the torch moving direction, and the laser projector of the illuminating means is arranged on the opposite side of the torch. Of course, the installation positions of the camera and the laser projector may be reversed. Then, at the time of non-welding, this system can function as a laser sensor. That is, the torch is moved while projecting the laser projector obliquely onto the groove. At this time, a groove cut image of the laser beam is taken with a camera on the opposite side of the torch. If the obtained groove light section image is subjected to image processing, shape information such as the upper and lower widths (gap) and depth of the groove can be obtained. At the same time, it is possible to know torch position information such as the groove center position and torch height (distance to the groove surface) during measurement. Based on this position information, the torch left-right position and height control during measurement is performed, and if the control trajectory result is stored together with the groove shape information, the groove required for the welding control device during welding is stored. It is also possible to provide reproduction control data for copying and torch height copying.

一方、溶接中には、カメラはアーク直下の溶融池および電極を撮影する。これは、いわゆる視覚センサとしての使い方である。撮影した画像を画像処理すれば、トーチの開先倣い状況および開先内の溶着量などが最適かどうかを計測でき、もし不適切と判断したら、直ちにフィードバック制御方法を通して修正することができる。   On the other hand, during welding, the camera takes a picture of the molten pool and the electrode directly under the arc. This is a usage as a so-called visual sensor. If the captured image is image-processed, it is possible to measure whether the groove tracing state of the torch and the amount of welding in the groove are optimum. If it is determined to be inappropriate, it can be immediately corrected through the feedback control method.

また一般的に、溶接中にはレーザ投光器は照射しないが、必要に応じて照射することも可能である。   In general, the laser projector is not irradiated during welding, but irradiation can be performed as necessary.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明のレーザ・視覚複合センサのレーザセンサとしての構成例を示すものである。ここで、溶接トーチ22、レーザ投光器24、画像撮影カメラ26は、みな同一のホルダー20に取り付ける。こうする理由は、三者にいつも同一の動きを取らせ、相対的な移動を無くすためである。また画像撮影カメラ26の前にはフィルターセット28を設けて、その中にレーザセンサ用フィルター30と視覚センサ用フィルター32をそれぞれ設置し、用途に応じてセンサに適正な光学的フィルターを提供する。図において、10は被溶接物、12は溶接ヘッド、14は溶接電極である。   FIG. 1 shows a configuration example of a laser / visual composite sensor of the present invention as a laser sensor. Here, the welding torch 22, the laser projector 24, and the image capturing camera 26 are all attached to the same holder 20. The reason for this is to keep the three people always taking the same movement and eliminating relative movement. In addition, a filter set 28 is provided in front of the image capturing camera 26, and a laser sensor filter 30 and a visual sensor filter 32 are respectively installed therein, and an appropriate optical filter is provided for the sensor according to the application. In the figure, 10 is a workpiece, 12 is a welding head, and 14 is a welding electrode.

図2は、画像撮影カメラ26が撮影したレーザスリット光25の開先切断像の模式図を示すものである。これはV型開先のレーザ光切断像例であるが、この画像を処理すれば、特異点と称するSP1〜SP5のポイント位置を見出せる。そして、これらの特異点より特徴量と称するSV1〜SV8が求められる。ここで、SV1は開先幅、SV2はルートギャップを表すものである。ただし、図1よりわかるように、レーザスリット光25は、被照射体である被溶接物10と直交せず、斜めに交わっているため、求めた各特異点SP1〜SP5は同一断面にあるものではない。この状況を図3に示す。従って、目違いが無い場合では、SV1とSV2の値は開先幅とルートギャップのそのものを表すことができるが、目違いがある場合では、近似的にしか表せないことがわかる。この誤差はレーザスリット光25の照射角度αが小さいほど小さくなる。   FIG. 2 is a schematic diagram of a groove cut image of the laser slit light 25 photographed by the image photographing camera 26. This is an example of a laser beam cut image of a V-shaped groove, but if this image is processed, the point positions of SP1 to SP5 called singular points can be found. Then, SV1 to SV8 called feature amounts are obtained from these singular points. Here, SV1 represents a groove width and SV2 represents a root gap. However, as can be seen from FIG. 1, the laser slit light 25 is not orthogonal to the workpiece 10 that is the object to be irradiated but intersects obliquely, and thus the obtained singular points SP1 to SP5 are in the same cross section. is not. This situation is shown in FIG. Therefore, when there is no difference, the values of SV1 and SV2 can represent the groove width and the root gap themselves, but when there is a difference, it can be understood that they can only be expressed approximately. This error becomes smaller as the irradiation angle α of the laser slit light 25 is smaller.

一方、SV3〜SV8の値は目違い、SV4とSV5は裏当ての左右の隙間、SV6とSV7は左右の板厚、SV8は開先深さを表すものである。上記と同様の理由で、これらも近似的な値でしか表せない。同様に、レーザスリット光25の照射角度αが小さくなればなるほど、真の意味での厚さや深さに近づける。また、これらの厚さや深さ等を表すパラメータの解像度を、画像撮影カメラ26においてできるだけ均一にするためには、画像撮影カメラ26による撮影角度βとレーザスリット光25の照射角度αに余角関係に持たせることが望ましい。   On the other hand, the values of SV3 to SV8 are incorrect, SV4 and SV5 represent the left and right gaps of the backing, SV6 and SV7 represent the left and right plate thicknesses, and SV8 represents the groove depth. For the same reason as above, these can also be represented only by approximate values. Similarly, the smaller the irradiation angle α of the laser slit light 25, the closer to the true thickness and depth. Further, in order to make the resolution of the parameters representing the thickness, depth, and the like as uniform as possible in the image capturing camera 26, there is a residual relationship between the capturing angle β by the image capturing camera 26 and the irradiation angle α of the laser slit light 25. It is desirable to have it.

その理由は、図4に示す如くαとβの和が90°でない場合、カメラに写された結像は、理論的にあたかも被写体の虚像を見たようなものであるので、図4に見るように、たとえ被写体がレンズ光軸を中心に上下両側の長さが同じであっても、虚像がレンズ光軸を中心に上下両側の長さが違うため、カメラに写された像もレンズ光軸(画面)を中心に上下両側の長さも違うことになるからである。この違いはαとβの和が90°に近づくほど小さくなる。   The reason is that if the sum of α and β is not 90 ° as shown in FIG. 4, the image formed on the camera is theoretically as if the virtual image of the subject was seen, so see FIG. 4. Thus, even if the subject has the same length on both the upper and lower sides around the lens optical axis, the virtual image has a different length on both the upper and lower sides around the lens optical axis. This is because the lengths of the upper and lower sides around the axis (screen) are also different. This difference becomes smaller as the sum of α and β approaches 90 °.

また、開先の中心位置は、図3よりわかるようにSP1とSP2あるいはSP3とSP4より求められる。   Further, the center position of the groove is obtained from SP1 and SP2 or from SP3 and SP4 as can be seen from FIG.

図5は、開先内の仮付けビード部のレーザ光切断像模式図を表すものである。ここでも、同様に5ポイントの特異点SP1〜SP5が求められる。従って、これらから特徴量のSV1〜SV8を求めて、仮付けビードの無い開先の特徴量を比較すれば、仮付けビードであるかどうかがわかる。例えば、開先深さSV8が板厚よりも短いことが仮付けビード部の特徴の一つである。   FIG. 5 is a schematic diagram of a laser beam cut image of the temporary bead portion in the groove. Here, similarly, five singular points SP1 to SP5 are obtained. Therefore, if SV1 to SV8 of the feature amount are obtained from these and the feature amounts of the groove without the temporary bead are compared, it can be determined whether or not it is a temporary bead. For example, one feature of the temporary bead portion is that the groove depth SV8 is shorter than the plate thickness.

図6は、本実施形態の計測フローを示すものである。左側はレーザセンサを使用するときの計測フローで、右側は視覚センサを使用するときの計測フローであり、その選択は使用前に計測モードの変更で行える(ステップ102)。   FIG. 6 shows the measurement flow of this embodiment. The left side is a measurement flow when using a laser sensor, and the right side is a measurement flow when using a visual sensor. The selection can be made by changing the measurement mode before use (step 102).

一方、図7は、この複合センサの視覚センサとして使用時の構成例を示すものである。図において、16は溶接アークである。   On the other hand, FIG. 7 shows a configuration example when used as a visual sensor of the composite sensor. In the figure, 16 is a welding arc.

ここで、レーザセンサとして使用した場合との違いは、レーザ照射が不要であると共に、画像撮影カメラ26前に視覚センサ用フィルター32を設置することである。フィルターの交換作業は、フィルターセット28を90°回させれば簡単に実現できる。また、この作業は、電磁石などを利用して自動的にも行えるし、手動で行うことも可能である。もしレーザセンサ用フィルター30と視覚センサ用フィルター32の波長を同じにすることができる場合には、このフィルターの交換作業が不要になり、構造的には単純になる。   Here, the difference from the case where it is used as a laser sensor is that laser irradiation is not required and a visual sensor filter 32 is installed in front of the image capturing camera 26. The filter replacement operation can be easily realized by rotating the filter set 28 by 90 °. This operation can be performed automatically using an electromagnet or the like, or can be performed manually. If the wavelength of the laser sensor filter 30 and that of the visual sensor filter 32 can be made the same, the replacement work of this filter becomes unnecessary and the structure becomes simple.

溶接中の視覚センサ計測方法は、特許文献2〜4に記載したものを使用することができる。   As the visual sensor measurement method during welding, those described in Patent Documents 2 to 4 can be used.

一方、図8はレーザセンサと視覚センサのそれぞれの情報に基づく溶接制御方法の例を示すものである。   On the other hand, FIG. 8 shows an example of a welding control method based on respective information of the laser sensor and the visual sensor.

ここで、溶接の制御は、まず、レーザセンサで得たデータ情報に基づきティーチングプレーバック方法で行う。この制御は、主として溶接条件の適応制御であり、つまり、溶接位置ごとに、開先内に仮付けビードの有無や開先幅、開先深さおよびルートギャップなどの大きさに基づき、溶接条件(溶接電流、電圧、溶接速度、トーチ揺動幅、揺動端部停止時間など)の制御補正量を求めて、これらを基準溶接条件に加えて溶接する。   Here, the welding control is first performed by the teaching playback method based on the data information obtained by the laser sensor. This control is mainly adaptive control of welding conditions, that is, welding conditions based on the presence or absence of a temporary bead in the groove, the groove width, the groove depth, the root gap, and the like for each welding position. A control correction amount (such as welding current, voltage, welding speed, torch swing width, swing end stop time) is obtained, and these are added to the reference welding conditions for welding.

溶接トーチの開先倣いは勿論、レーザセンサから得た開先幅とルートギャップの中心位置データに基づき行えるが、その倣い制御の実際のずれは、更に溶接中で視覚センサが得たデータ情報に基づき修正する。   It is possible to follow the groove of the welding torch based on the groove width obtained from the laser sensor and the center position data of the root gap, but the actual deviation of the scanning control is further reflected in the data information obtained by the visual sensor during welding. Modify based on.

従って、視覚センサは主として溶接トーチの開先倣い制御に使用する。ただし、初層溶接の時に、裏当ての隙間の変動やその隙間に入り込んだ溶融金属量の変化などがあるため、単に溶接前にレーザセンサが得たデータ情報に基づくティーチングプレーバック制御だけでは、高品質な初層溶接ビードを維持するに難しい場合もある。従って、ここで視覚センサから得た初層溶接時の溶融池の高さ(特許文献3、4参照)に基づき、溶着量の追加的な補正量を求めて、ティーチングプレーバックデータに加えて溶接制御を行うこともできる。   Therefore, the visual sensor is mainly used for groove tracking control of the welding torch. However, during the first layer welding, because there are fluctuations in the gap of the backing and changes in the amount of molten metal that has entered the gap, just teaching playback control based on the data information obtained by the laser sensor before welding, It can be difficult to maintain a high quality first layer weld bead. Therefore, based on the height of the weld pool at the time of the first layer welding obtained from the visual sensor (see Patent Documents 3 and 4), an additional correction amount of the welding amount is obtained, and in addition to the teaching playback data, welding is performed. Control can also be performed.

また、非常時には手元のリモコンより手動制御も加える。例えば、緊急停止とか、あるいはモニターから制御のずれを発見した時に、インプロセスで手動修正も加えることができる。   Also, in case of emergency, manual control is added from the remote control at hand. For example, manual correction can be added in-process when an emergency stop is detected or a control deviation is detected from the monitor.

以上のレーザ・視覚複合センサに基づく溶接制御を実施した結果、溶接プロセスの全自動化を実現することができると同時に、実際の開先形状が標準形状から大きく乖離しても、例えば、鋼板裏当てをつけた開先の場合、ルートギャップの変動が2mm〜12mm、また仮付けビードの有無に関わらず、均一かつ高品質な溶接ビードが得られることが確認できた。   As a result of the welding control based on the above combined laser and visual sensor, it is possible to achieve full automation of the welding process, and at the same time, even if the actual groove shape deviates greatly from the standard shape, for example, steel plate backing In the case of a groove with a mark, it was confirmed that a uniform and high-quality weld bead can be obtained regardless of whether the root gap fluctuates from 2 mm to 12 mm and whether or not a temporary bead is present.

なお、前記実施形態では、レーザ投光器からレーザスリット光が照射されていたが、光切断像を得る方法は、これに限定されず、例えばフライングスポット光を照射しても良い。   In the embodiment, the laser slit light is irradiated from the laser projector. However, the method of obtaining the light cut image is not limited to this, and for example, the flying spot light may be irradiated.

本発明に係るレーザ・視覚複合センサの実施形態のレーザセンサとしての使用状況を示す斜視図The perspective view which shows the use condition as a laser sensor of embodiment of the laser-visual compound sensor which concerns on this invention 同じくV型開先のレーザ光切断像の模式図Similarly, a schematic diagram of a laser beam cut image of a V-shaped groove 同じく溶接トーチ方向から見たレーザスリット光切断像の模式図Similarly, a schematic diagram of a laser slit light cut image viewed from the welding torch direction 同じく照射角度αと撮影角度βとの和が解像度の均一性に及ぼす影響を示す図Similarly, the effect of the sum of the irradiation angle α and the shooting angle β on the uniformity of resolution 同じく仮付けビード部のレーザ光切断像の模式図Similarly, a schematic diagram of a laser beam cut image of a temporary bead 前記実施形態を用いた測定手順を示す流れ図Flow chart showing a measurement procedure using the embodiment 前記実施形態の視覚センサとしての使用状況を示す斜視図The perspective view which shows the use condition as a visual sensor of the said embodiment. 前記実施形態を用いた溶接制御の方法を示す図The figure which shows the method of the welding control using the said embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…被溶接物
12…溶接ヘッド
14…溶接電極
16…溶接アーク
20…ホルダー
22…溶接トーチ
24…レーザ投光器
25…レーザスリット光
26…画像撮影カメラ
28…フィルターセット
30…レーザセンサ用フィルター
32…視覚センサ用フィルター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... To-be-welded object 12 ... Welding head 14 ... Welding electrode 16 ... Welding arc 20 ... Holder 22 ... Welding torch 24 ... Laser projector 25 ... Laser slit light 26 ... Imaging camera 28 ... Filter set 30 ... Laser sensor filter 32 ... Filter for visual sensor

Claims (3)

開先上に投光したレーザ光の開先断面像と、アーク直下の溶融池及び電極の画像を得るための溶接用レーザ・視覚複合センサであって、
溶接トーチを中心として、トーチ移動方向の前方及び後方斜め方向の一方にレーザ投光器を配設し、他方に画像撮影カメラを配設したことを特徴とする溶接用レーザ・視覚複合センサ。
A welding laser / visual composite sensor for obtaining a groove cross-sectional image of the laser light projected on the groove, and an image of the weld pool and electrode directly under the arc,
A laser / visual composite sensor for welding characterized in that a laser projector is disposed in one of the forward and backward oblique directions of the torch moving direction centering on the welding torch and an image photographing camera is disposed on the other.
前記レーザ投光器によるレーザ光の照射角度と、前記画像撮影カメラによる撮影角度の和を90°としたことを特徴とする請求項1に記載の溶接用レーザ・視覚複合センサ。   2. The combined laser / visual sensor for welding according to claim 1, wherein a sum of an irradiation angle of the laser beam by the laser projector and an imaging angle by the image capturing camera is 90 °. 請求項1又は2に記載の溶接用レーザ・視覚複合センサを用いて、
非溶接時には、レーザ投光器を開先上に投光しながら溶接トーチを移動させて、画像撮影カメラでレーザ光の開先断面像を撮影し、
溶接中には、画像撮影カメラでアーク直下の溶融池及び電極を撮影し、
得た情報を溶接制御に用いることを特徴とする溶接制御方法。
Using the welding laser / visual composite sensor according to claim 1 or 2,
At the time of non-welding, move the welding torch while projecting the laser projector onto the groove, and take a cross-sectional image of the laser light with the image camera.
During welding, we photograph the molten pool and electrode directly under the arc with an image camera.
A welding control method, wherein the obtained information is used for welding control.
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